建筑环境和能源应用工程专业个性化教育任务书-工程热力学强化训练

个性化教育任务书专业班级： 建筑环境和能源应用工程 学生姓名: 张鑫 学 号: 13L1404223 题 目： 工程热力学强化训练 2017.112017.12一选择题1压力为10 bar的气体通过渐缩喷管流入1 bar的环境中，现将喷管尾部截去一小段，其流速、流量变化为（ ）。 （A） 流速减小，流量不变 （B）流速不变，流量增加 （C） 流速不变，流量不变 （D）流速减小，流量增大2系统在可逆过程中与外界传递的热量，其数值大小取决于（ ）。 （A） 系统的初、终态 （B）系统所经历的过程 （C）（A）和（B ） （D） 系统的熵变3不断对密闭刚性容器中的汽水混合物加热之后，其结果只能是（ ）。 （A）全部水变成水蒸汽 （B）部分水变成水蒸汽 （C）部分或全部水变成水蒸汽 （D）不能确定4. 绝热体系与外界没有（ ）交换 （A）热量 （B）物质 （C）功 （D）金钱 5. 在所有的压力中，哪个是状态参数 （A）绝对压力（）分压力（）表压力 .功损来自于（）（A）不等温传热（）物质交换 （C）运动摩擦 7.不可逆损失来源于（ ） （A）运动摩擦 （B）不等温传热 （C）任何耗散效应 (D) ABC 8.干度X的取值不可以是X（ ）1 （A）等于 （B）大于 （C）小于9. 不可逆循环的熵产不可能是（ ） （A）等于0 （B）大于0 （C）小于010. 卡诺循环热及效率比实际热机效率（ ） （A ）小 （B）二者相等 （C） 大2 填空题 1.蒸汽的干度定义为 。 2.马赫数的定义式为 。 3.卡诺循环包括两个 过程和两个 过程 4.水蒸气的汽化潜热在低温时较 ，在高温时较 。 5.在TS图上，定压线的斜率是 ，定容线的斜率是 。 6.纯物质PV图临界等温线在临界点出的斜率和曲率都等于 。 7.剩余性质是指在相同的温度和压力下 热力学性质之差。 8.超额性质是指 热力学性质之差。 9.混合法则描述的是 的关系，他的提出是解决 的 计算问题。 10.放热反应，平衡常数随温度的升高而 。 三.简答题 1.试画出蒸汽压缩制冷简单循环的T-s图，并指出各热力过程以及与过程相对应的设备名称。 2.用蒸汽作循环工质，其放热过程为定温过程，而我们又常说定温吸热和定温放热最为有利，可是为什么蒸汽动力循环反较柴油机循环的热效率低？ 3.压气机按定温压缩时气体对外放出热量，而按绝热压缩时不向外放热，为什么定温压缩反较绝热压缩更为经济？ 4.当工质为定值比热容的空气时，试问可逆定压过程中加入的热量有百分之多少转变成膨胀功？ 5.向充满湿空气的刚性容器内加入等温的干空气，问：水蒸气的分压力、相对湿度、含湿量以及湿空气比焓和比体积如何变化？ 6. 有人提出一个循环1-2-3-1：其中1-2是可逆定温吸热过程、2-3是可逆绝热过程、3-1是不可逆绝热过程，如图所示，1、2、3分别为平衡状态，试问循环能否实现，为什么？213STpv 7.试在T-s图上表示简单蒸汽动力循环（朗肯循环）,说明组成循环的热力过程并指出在何种设备中进行。 8.解释一下为什么深秋的早晨会结露？ 9.向充满相对湿度为的湿空气的刚性容器内充入干空气，若平衡后容器内温度不变， 则相对湿度、含湿量和水蒸汽分压力怎么变化。 10. 试写出三种改善燃气轮机热效率的措施。四、 计算题 1.空气进入压气机前的状态为，压缩过程按多变压缩处理，压缩终了的状态是求：（1）多变指数n；（2）压气机的耗功；（3）压缩终了的温度；（4）压缩过程中传出的热量。设空气的比热容为定值，。 2.某热机工作于和两个热源之间，吸热量，环境温度为285K， 若高温热源传热存在50K温差，热机绝热膨胀不可逆性引起熵增0.25kJ/kg.K，低温热源传热存在15K温差，试求这时循环作功量、孤立系熵增和作功能力损失。 3. 内燃机混合加热理想循环，已知， ，压缩比，定容增压比，定压预胀比，工质视为空气，比热为定值。，试计算：（1）画出循环T-s图；（2）循环各状态点的压力，温度和比体积；（3）计算循环的放热量、循环净功及循环的热效率。 4.某气体可作定比热容理想气体处理。其摩尔质量，摩尔定压热容为定值。气体从初态，在无摩擦的情况下，经过的多变过程，膨胀到。试求终态温度、每千克气体所作的技术功、所吸收的热量及熵的变化。 5.压力，温度的空气，流经一喷管进入压力保持在的某装置中，若流过喷管的流量为，求：喷管的形状，出口截面积，最小截面及出口处的流速。 6. 如图所示，已知气缸内空气p1=2105Pa，弹簧刚度k=40kN/m，活塞直径D=0.4m，活塞重可忽略不计，而且活塞与缸壁间无摩擦。大气压力p2=5105Pa。求该过程弹簧的位移及气体作的膨胀功。参考答案一、 1-5 AAAAA 6-10 CDBBA二、 1.湿空气中含干蒸汽的质量/湿蒸汽的总质量 2.M=c/a 3.定温变换、定熵变化 4.小、大 5.对数曲线、对数曲线 6.0 7.真实气体与理想气体 8.真实溶液与理想溶液 9.混合物的虚拟参数与所含纯组分以及组成之间、混合物热力学性质 10.降低三、Ts12340 1.蒸汽压缩制冷简单循环的T-s图.1-2为定熵压缩过程，在压缩机中进行；2-3为定压冷凝过程，在冷凝器中进行；3-4是节流降压过程，在节流阀中进行；4-1为定压蒸发过程，在蒸发器中进行。 2.考察蒸汽动力循环和柴油机循环的热效率时，根据热效率的定义知道，热效率的大小与平均吸热温度和平均放热温度有关。平均吸热温度越高，热效率越高。蒸汽动力循环由于受到工质和材料的限制，其平均吸热温度是600左右；而柴油机循环的平均吸热温度是1300左右，所以蒸汽动力循环反较柴油机循环的热效率低。pv0P1P212T2s 3.压气机定温压缩与绝热压缩时所需要外界提供的功不一样，而需要外界提供的功等于压缩过程的技术功，定温压缩的技术功比绝热压缩的技术功小，所以定温压缩反较绝热压缩更为经济。如p-v图所示的压缩过程，可以看出定温压缩的技术功是P1-1-2T-p2-p1的面积，绝热压缩的技术功是P1-1-2s-p2-p1的面积。显然定温压缩的技术功比绝热压缩的技术功小。 4.由热力学第一定律第二表达式，可逆定压过程中加入的热量 。由热力学第一定律第一表达式，膨胀功。将代入膨胀功的表达式，得到 5.水蒸气的分压力不变；相对湿度不变；含湿量减小；湿空气比焓减小；比体积减小。 6.不能实现，整个循环只有一个换热过程，将热全部变为功，违反热力学第二定律。或：用克劳修斯积分不等式来判断。 7.1-2是定熵膨胀-汽轮机，2-3是定压放热-冷凝器，3-4是定熵压缩-水泵，4-1是定压吸热-锅炉。 8.由于深秋的早晨温度比较低，于是该温度对应的水蒸汽的饱和压力降低，而空气中水蒸汽的分压力不变，这样就导致空气的相对湿度增加，当其超过100时，就会有液体的水出现。此时空气的温度低于水蒸汽的分压力对应的饱和温度，即露点温度，所以出现露水。 9.由含湿量的定义知道水蒸汽的质量没有变化，而干空气的质量增加所以含湿量减小；由水蒸气的状态方程知道容积和温度水蒸气的质量都没有变化所以水蒸汽分压力不变；相对湿度为不变。 10.采用回热，压气机采用分级压缩中间冷却，燃气轮机采用分级膨胀中间再热，提高进入燃气轮机的燃气温度压力等热力参数措施，可以提高燃气轮机的热效率。四、1.解：（1）多变指数n （2）压气机的耗功负号表示压气机消耗技术功（3）压缩终了的温度 （4）压缩过程中传出的热量 所以2.解： 孤立系熵增由三部分组成：高温热源传热存在50K温差而产生的熵增，绝热膨胀不可逆性引起熵增0.25kJ/kg.K，低温热源传热存在15K温差产生的熵增。 所以循环作功量孤立系熵增作功能力损失3.解：各状态点的参数 2点 3点 4点 5点 循环吸热量 循环放热量 循环净功 循环热效率 4.解：多变过程（） （1）终态温度 （2） 每千克气体所作的技术功为 （3）所吸收的热量 （4）熵的变化 5. 解 ： 求滞止参数因，所以初始状态即可认为是滞止状态，则, 选型 所以，为了使气体在喷管内实现完全膨胀，需选缩放喷管，则。求临界截面及出口截面参数（状态参数及流速） 或 出口截面面积 6.解：以弹簧为系统，其受力=kL，弹簧的初始长度为 =0.314m 弹簧位移=0.942m气体作的膨胀功原则上可利用可用功计算，但此时p与V的函数关系不便确定，显然，气体所作的膨胀功W应该等于压缩弹簧作的功W1加克服大气阻力作的功W2，因此若能求出W1与W2，则W也就可以确定。W =W1+W2=29.58+11.84=41.42kG心得： 现在每次刷微博的时候，总有种不舍。人生中的一次转折又没转好。关于考研这件事，我真的不想说太多，大概就一句话，不付出怎么会有收获？ 我七月份决定考研，可能当时觉得有点晚，现在回想起来一点都不晚。我有个习惯，做事情三分钟热度，半途而废，还总是给失败找借口。回过头想一想，如果当初不给自己找后路，一路走下去就能成功了。比如考研，我一开始也很努力的学习，很累也很爽，六点就到食堂吃早饭的那个感觉真的很棒。可是当了遇到了高数，遇到了拉格朗日，我就越来越不能专心的学下去。然后我就想”反正能找到工作，考研干啥，考上研以后也就这样”。这些借口，真的阻挡了我考研的路。后来，我放弃了。那种感觉，真的很不爽，每天晚上刷微博看到那些关于考研的东西我都会愁一愁。现在我也舍不得取关那些博主，我希望每次看到他们的时候，都会想起自己现在走的这条路。希望它一直提醒我，做事情要坚持下去，不要给自己找后路。 我真的很羡慕那些做什么事都能坚持到底的人，一路风景尽收眼底。背着一个书包，十点多才回宿舍，我觉得这才是读书人，我祝福我同班的那几个用心学习的同志，都能考上研，实现自己的愿望。愿努力人成功，希望自己下次遇到困难，也能一路坚持下去，毕竟长这么大，我从来没有因为坚持而感动过自己。 如果真的要聊一聊考研，我想说的只能是政治和英语。我觉得那个政治，真的是长了见识。我热爱着这个国家，热爱着这片土地，但我好像并不关心谁执政。我认为那些真的只是诗和远方，而我还活在眼前的苟且。好好的努力不放弃，以后无论如何也不能当一个诗人。这次的英语，让我知道了学好英语的重要性。我觉得以后的日子里，一定要多听多背单词。我认为我考研这些天学的，比整个大学学的都多，真是遗憾，大学没有好好学习，更没有锻炼好自己，唯一的进步就是看了好多考试用不到的书，希望这些书能让我有力气在以后的日子拼的动。我最喜欢的女孩也考研了，我觉得她肯定能考的上，她很努力，祝幸运。生活这个东西没有重播，经历过两次高考的我还是比较清楚自己，所以这个可能是我一生的遗憾了，说遗憾有点严重，全是人生的一段旅途吧，但是很明显是软卧，因为这几个我在床上躺着的时间比较多。熬夜不是个好事，但是有些孩子熬夜学习，真的牛，早上起的还早。考研这段日子，如果对于那些认真学习的，真的是一段感动自己的时光。奔波在中区和新区之间，那个大雨的暑假，那个大一的宿舍楼，一起早贪黑的出门，那个人一天比一天少的自习室，都已经成了过去美好的岁月 考研真的是一件好事。I gue